Modern evolutionär syntes

Den moderna evolutionära syntesen handlar om evolution. Den förklarar hur Gregor Mendels upptäckter passar ihop med Charles Darwins teori om evolution genom naturligt urval. Mendel tog reda på hur vi ärver våra gener.

Viktiga biologer som bidragit till syntesen är bland annat: Julian Huxley, Theodosius Dobzhansky, Ernst Mayr, Ronald Fisher, J.B.S. Haldane, Sewall Wright, G.G. Simpson, E.B. Ford, Bernhard Rensch och G. Ledyard Stebbins.

Teorin

Den moderna syntesen uppdaterade Darwins idé. Den överbryggade klyftan mellan olika typer av biologer: genetiker, naturvetare och paleontologer.

I den anges följande:

Evolutionen kan förklaras med hjälp av vad vi vet om genetik och vad vi ser av djur och växter som lever i naturen.
Variationen av gener (alleler) i naturliga populationer är en nyckelfaktor i evolutionen.
Naturligt urval är den viktigaste mekanismen för förändring. Till och med en mycket liten fördel kan vara viktig och fortsätta generation efter generation. Kampen för att överleva för djur och växter i det vilda orsakar naturligt urval. Endast de som överlever och förökar sig för sina gener vidare till nästa generation.
Vi finner att styrkan i det naturliga urvalet i det vilda var större än vad till och med Darwin förväntade sig.
Utvecklingen sker gradvis: naturligt urval sker och små genetiska förändringar samlas. Arter förändras endast lite från en generation till nästa. Stora förändringar förekommer då och då, men de är mycket sällsynta. Genetisk drift är vanligtvis mindre viktig än det naturliga urvalet. Den kan vara viktig i små populationer.
Inom paleontologin försöker vi förstå förändringarna i fossilerna genom tiderna. Vi tror att samma faktorer som verkar i dag också verkade i det förflutna.
När omständigheterna förändras kan utvecklingstakten bli snabbare eller långsammare, men orsakerna är desamma.

Tanken att nya arter uppstår när populationer delar sig har diskuterats mycket. Geografisk isolering leder ofta till artbildning. Hos växter måste polyploidi inkluderas i varje syn på artbildning.

"Evolutionen består huvudsakligen av förändringar i frekvensen av alleler mellan olika generationer."

Detta visar hur vissa biologer ser på syntesen.

Nästan alla aspekter av syntesen har ifrågasatts ibland, med varierande grad av framgång. Det råder dock ingen tvekan om att syntesen var en stor milstolpe inom evolutionsbiologin. Den klargjorde många förvirringar och var direkt ansvarig för att stimulera en hel del forskning efter andra världskriget.

Efter syntesen

Sedan syntesen har flera upptäckter gjorts inom geovetenskap och biologi. Här listas några av de ämnen som är relevanta för den evolutionära syntesen och som verkar vara välgrundade.

Förståelse för jordens historia

Jorden är den scen på vilken den evolutionära pjäsen spelas. Darwin studerade evolutionen i samband med Charles Lyells geologi, men vi vet nu mer om historisk geologi.

Jordens ålder har reviderats uppåt. Den uppskattas nu till 4,56 miljarder år, ungefär en tredjedel av universums ålder. Phanerozoikum upptar endast den sista 1/9 av denna tid.

Alfred Wegeners idé om kontinentaldrift blev allmänt accepterad omkring 1960. Huvudprincipen för plattektonik är att litosfären existerar som separata och distinkta tektoniska plattor. Dessa plattor rör sig långsamt på den underliggande asthenosfären. Denna upptäckt kopplar samman fenomen som vulkaner, jordbävningar och orogenes och ger data för många paleogeografiska frågor. En viktig fråga är fortfarande oklar: när började plattektoniken?

Vår förståelse av utvecklingen av jordens atmosfär har ökat. Syret ersatte koldioxiden i atmosfären under Proterozoikum. Det orsakades troligen av cyanobakterier, vars kolonier fossiliserades som stromatoliter. Denna stora syretillförsel ledde till utvecklingen av aeroba organismer. Det ledde också till de första stora istiderna.

Geologer har hittat och studerat fossiler av mikrobiellt liv. Dessa stenar har daterats till cirka 3,465 miljarder år sedan. Walcott var den första geologen som identifierade fossila bakterier från tiden före Kambrium genom mikroskopisk undersökning av tunna bergskivor. Han trodde också att stromatoliterna hade ett organiskt ursprung. Hans idéer accepterades inte på den tiden, men kan nu uppskattas som stora upptäckter.

Information om paleoklimat blir alltmer tillgänglig och används inom paleontologin. Ett exempel: under Proterozoikum inträffade omfattande istider efter den stora minskningen av CO₂ i atmosfären. Dessa istider var enormt långa och ledde till en kollaps av mikrofloran. Se även kryogenisk period och snöbollsjord.

Katastrofism och massutdöenden. Katastrofismen har delvis återintegrerats, och massutdöendenas betydelse för den storskaliga evolutionen är nu uppenbar. Utrotningshändelser stör relationerna mellan många livsformer och kan leda till att dominerande former försvinner och att ett flöde av adaptiv strålning uppstår bland de grupper som återstår. Bland orsakerna finns meteoritnedslag (K-T-övergången, utdöende händelser i slutet av ordovicium), översvämningsbasaltprovinser (Deccanfallen vid K-T-övergången, Sibiriska fallen vid P-T-övergången) och andra mindre dramatiska processer.

Slutsats: Vår nuvarande kunskap om jordens historia tyder starkt på att storskaliga geofysiska händelser påverkade makroevolutionen och megaevolutionen. Dessa termer avser evolution över artnivå, inklusive sådana händelser som massutdöende, adaptiv strålning och de stora övergångarna i evolutionen.

Fossila upptäckter

Från och med slutet av 1900-talet gjorde forskare utgrävningar i delar av världen som knappt hade undersökts tidigare. Det finns också en ny uppskattning av fossil som upptäcktes på 1800-talet men som då inte uppskattades. Många enastående upptäckter har gjorts, och en del av dessa har konsekvenser för evolutionsteorin.

Upptäckten av Jehol-biota: dinofåglar och tidiga fåglar från den nedre kritan i Liaoning, nordöstra Kina. Detta visar att fåglar verkligen utvecklades från coelurosauriska theropoddinosaurier.
Studier av stamfotingar från övre devon.
De tidiga stadierna av valarnas utveckling.
Utvecklingen av plattfiskar (pleuronectiformes), såsom rödspätta, tunga, piggvar och hälleflundra. Deras ungar är perfekt symmetriska, men huvudet omformas under en metamorfos. Det ena ögat flyttas till andra sidan, nära det andra ögat. Vissa arter har båda ögonen till vänster (piggvar), andra till höger (hälleflundra, tunga). Alla levande och fossila plattfiskar hittills har en sida med ögon och en blind sida. Darwin förutspådde en gradvis flyttning av ögat i evolutionen, som speglar metamorfosen hos de levande formerna.
En nyligen genomförd undersökning av två fossila arter från Eocen visar att "sammansättningen av plattfiskarnas kroppsplan skedde gradvis och stegvis". De mellanliggande stadierna var fullt livskraftiga: dessa former sträcker sig över två geologiska stadier och finns på platser där det också finns plattfiskar med full kranial asymmetri. Plattfiskens utveckling faller helt och hållet inom ramen för den evolutionära syntesen.

Evo-devo

Viktigt arbete inom genetiken har lett till en ny syn på djurens utveckling. Fältet kallas evolutionär utvecklingsbiologi, eller evo-devo förkortat.

Det finns tydliga bevis för att en stor del av utvecklingen styrs av speciella genetiska system som involverar hoxgener. I sin Nobelprisföreläsning sade E.B. Lewis: "I slutändan bör jämförelser av [kontrollkomplexen] i hela djurriket ge en bild av hur organismerna och [kontrollgenerna] har utvecklats".

År 2000 ägnades ett särskilt avsnitt av Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) åt evo-devo, och 2005 ägnades ett helt nummer av Journal of Experimental Zoology Part B: Molecular and Developmental Evolution åt de viktigaste evo-devo-ämnena evolutionär innovation och morfologisk nyhet.

En översikt över området för den allmänna läsaren ger exempel.